对流占优扩散方程的算法研究

来源 :西安理工大学 | 被引量 : 2次 | 上传用户:HillTang00009
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本文针对对流占优扩散方程,将特征线法、有限体积法和混合有限元法相结合,构造了特征有限体积法(TFVM)和特征混合有限元法(TMFEM)。而对于非线性对流占优扩散方程问题,传统的线性化方法和迭代法存在着精度低、收敛速度慢等缺点。为此,本文再结合两重网格算法,构造了特征有限体积元两重网格算法(TFVTGM)和特征混合有限元两重网格算法(TMFETGM),这些算法的特点是仅在粗网格上进行非线性问题的计算,而在所需要求解的细网格上只进行线性问题的计算。这样既消除了因对流占优引起的数值震荡问题,又极大的提高了非线性对流扩散问题的计算效率,从理论分析和数值试验两方面讨论了这些算法的收敛性,并给出了误差估计。结果显示在不损失精度的情况下,这些算法可以极大地提高非线性对流占优扩散方程的计算效率。 本文第一章给出了对流扩散方程的背景和导出,对现有的几种算法作了简单介绍;第二章,针对一维、二维非线性对流占优扩散方程,构造了特征有限体积两重网格算法,并对TFVTGM作了误差分析和误差估计,最后给出了数值例子;第三章,对线性对流占优扩散方程,得到特征混合有限元法,并作了详细地误差分析及误差估计。第四章,针对非线性对流占优扩散方程,构造了特征混合有限元两重网格算法,并给出了误差估计,从结论上看,算法既保证了收敛精度要求,又加快了收敛速度,同时还得到了解的变化率,数值试验结果表明该算法是有效的,并且能够极大地提高计算的效率。第五章是本论文的结论部分,给出了论文的主要成果和需要进一步完成的主要工作。
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